物理電磁感應

物理電磁感應第一頁，共四十一頁，2022年，8月28日一.電磁感應現象

Φ

變化的本質是電動勢××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××左面三種情況均可使電流計指針擺動第一類第二類第二頁，共四十一頁，2022年，8月28日二.楞次定律

閉合回路中感應電流的方向，總是使它所激發(fā)的磁場來阻止引起感應電流的磁通量的變化。楞次定律是能量守恒定律在電磁感應現象上的具體體現。第三頁，共四十一頁，2022年，8月28日三.法拉第電磁感應定律〔配以某些約定的或考慮楞次定律的〕

約定首先任定回路的繞行方向規(guī)定電動勢方向與繞行方向一致時為正當磁力線方向與繞行方向成右螺時規(guī)定磁通量為正第四頁，共四十一頁，2022年，8月28日如均勻磁場.....................均勻磁場>若繞行方向取如圖所示的回路方向按約定<0電動勢的方向與所設的繞行方向相反求：面積S邊界回路中的電動勢磁通量為正由即負號說明第五頁，共四十一頁，2022年，8月28日若繞行方向取如圖所示的方向.....................均勻磁場>0電動勢的方向與所設繞行方向一致按約定磁通量取負由正號說明兩種繞行方向得到的結果相同第六頁，共四十一頁，2022年，8月28日使用意味著約定磁鏈

對于N匝串聯回路每匝中穿過的磁通分別為討論則有磁鏈第七頁，共四十一頁，2022年，8月28日例：直導線通交流電置于磁導率為的介質中求：與其共面的N匝矩形回路中的感應電動勢解：設當I0時，電流方向如圖已知其中I0和是大于零的常數設回路L方向如圖建坐標系如圖在任意坐標處取一面元第八頁，共四十一頁，2022年，8月28日交變的電動勢第九頁，共四十一頁，2022年，8月28日普遍><0第十頁，共四十一頁，2022年，8月28日把感應電動勢分為兩種基本形式動生電動勢motionalemf感生電動勢inducedemf下面從場的角度研究電磁感應電磁感應對應的場是電場它可使靜止電荷運動研究的問題是：動生電動勢的非靜電場？感生電動勢的非靜電場？性質？第十一頁，共四十一頁，2022年，8月28日§13.2動生電動勢和感生電動勢一.動生電動勢1.中學：單位時間內切割磁力線的條數由楞次定律定方向均勻磁場導線ab在磁場中運動電動勢怎么計算？第十二頁，共四十一頁，2022年，8月28日

2.由電動勢與非靜電場強的積分關系非靜電力－－洛侖茲力>0第十三頁，共四十一頁，2022年，8月28日二、感生電動勢建坐標如圖均勻磁場設回路L方向如圖負號說明電動勢方向與所設方向相反第十四頁，共四十一頁，2022年，8月28日適用于一切產生電動勢的回路例在空間均勻的磁場中討論適用于切割磁力線的導體設導線ab繞Z軸以

勻速旋轉導線ab與Z軸夾角為求：導線ab中的電動勢第十五頁，共四十一頁，2022年，8月28日解：建坐標如圖在坐標處取該段導線運動速度垂直紙面向內運動半徑為>0方向從ab第十六頁，共四十一頁，2022年，8月28日三感生電場1.感生電場的性質法拉第電磁感應定律非保守場無源場渦旋場S是以L為邊界的任意面積由于磁場的時間變化而產生的電場第十七頁，共四十一頁，2022年，8月28日2.感生電場的計算（1）.原則（2）.特殊空間均勻的磁場被限制在圓柱體內，磁感強度方向平行柱軸，如長直螺線管內部的場。磁場隨時間變化則感生電場具有柱對稱分布具有某種對稱性才有可能計算出來第十八頁，共四十一頁，2022年，8月28日作正柱面，如圖感生電場對稱性的分析限制在圓柱內的空間均勻的變化磁場建柱坐標系^^^作矩形回路，如圖^第十九頁，共四十一頁，2022年，8月28日3.特殊情況下感生電場的計算空間均勻的磁場限制在半徑為的圓柱內，求：分布解：設場點距軸心為r,根據對稱性，取以o為心，過場點的圓周環(huán)路0由法拉第電磁感應定律的方向平行柱軸且有第二十頁，共四十一頁，2022年，8月28日><<><>第二十一頁，共四十一頁，2022年，8月28日特殊條件感生電場是以法拉第電磁感應定律為基礎的，源于法拉第電磁感應定律又高于法拉第電磁感應定律。只要以L為邊界的曲面內有磁通的變化，就存在感生電場的。渦電流趨膚效應電子感應加速器的基本原理1947年世界第一臺70MeV討論第二十二頁，共四十一頁，2022年，8月28日求半徑oa線上的感生電動勢可利用這一特點較方便地求其他線段內的感生電動勢補上半徑方向的線段構成回路利用法拉第電磁感應定律例求上圖中線段ab內的感生電動勢

解：補上兩個半徑oa和bo與ab構成回路obao第二十三頁，共四十一頁，2022年，8月28日求:解：補上半徑oabo設回路方向如圖又如磁力線限制在圓柱體內,空間均勻oB第二十四頁，共四十一頁，2022年，8月28日§13.3自感和互感實際線路中的感生電動勢問題一.自感電動勢自感反抗電流變化的能力(電慣性)演示K合上燈泡A先亮B晚亮K斷開B會突閃線圈第二十五頁，共四十一頁，2022年，8月28日由于自己線路中的電流的變化而在自己的線路中產生感應電流的現象－－自感現象自感系數的定義非鐵磁質單位電流的變化對應的感應電動勢

普遍定義由法拉第電磁感應定律第二十六頁，共四十一頁，2022年，8月28日例：求長直螺線管的自感系數幾何條件如圖解：設通電流總長總匝數幾何條件介質固有的性質電慣性第二十七頁，共四十一頁，2022年，8月28日二.互感電動勢互感

12第一個線圈內電流的變化，引起線圈2內的電動勢可以證明互感系數非鐵磁質由法拉第電磁感應定律有普遍同樣有2第二十八頁，共四十一頁，2022年，8月28日§13.4磁場的能量能量存在器件中CL存在場中通過平板電容器得出下述結論通過長直螺線管得出下述結論在電磁場中普遍適用各種電場磁場靜電場穩(wěn)恒磁場類比第二十九頁，共四十一頁，2022年，8月28日§13.5位移電流全電流安培環(huán)路定理一.關于1.從穩(wěn)恒電路中推出最初目的：避開磁化電流的計算2.傳導電流(電荷定向移動)熱效應產生磁場3.內：與回路套連的電流取值:通過以L為邊界的任一曲面的電流第三十頁，共四十一頁，2022年，8月28日在電容器充電過程中出現了矛盾在某時刻回路中傳導電流強度為取L如圖思考之一：場客觀存在環(huán)流值必須唯一思考之二：定理應該普適假設：電容器內存在一種類似電流的物理量計算H的環(huán)流取取第三十一頁，共四十一頁，2022年，8月28日麥克斯韋假設位移電流的存在，提出全電流的概念，把安培環(huán)路定理推廣到非恒定情況下也適用，得到安培環(huán)路定理的普遍形式。二.位移電流全電流全電流定理1.位移電流平板電容器內部存在一個物理量可以產生磁場起著電流的作用應是電流的量綱第三十二頁，共四十一頁，2022年，8月28日在充放電過程中，平行板電容器內有哪些物理量？時刻有分析各量的量綱第三十三頁，共四十一頁，2022年，8月28日通過某個面積的位移電流就是通過該面積的電位移通量對時間的變化率位移電流的面密度定義第三十四頁，共四十一頁，2022年，8月28日2.全電流定理電流概念的推廣能產生磁場的物理量1）傳導電流載流子定向運動2）位移電流第三十五頁，共四十一頁，2022年，8月28日電流概念的推廣僅僅從產生磁場的能力上定義－－僅此而已其它方面均表現出不同如在真空中位移電流不伴有電荷的任何運動所以談不上產生焦耳熱第三十六頁，共四十一頁，2022年，8月28日用全電流定理就可以解決前面的充電電路中的矛盾只有傳導電流只有位移電流平行板電容器板面積為S第三十七頁，共四十一頁，2022年